第四章 實驗與討論
4.3 量測結果
將上一節所介紹的不同衝擊槌敲擊位置和方向給予以編號如圖4. 19 並整理為 表 4. 2。
4.3.1 第一模態感測器與第一模態濾除器
首先量測衝擊槌敲擊第一模態感測器懸臂平板自由端的角落，雷射都卜勒儀 垂直對準平板角落時，質點位移速度之頻譜響應。垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊平板 角落(Gy)，雷射感測之頻譜分析結果如圖 4. 20 表 4. 3 與表 4. 4，由圖可知垂直 敲擊平板無法激發屬於橫振模態的第四模態；且由於雷射光束是垂直對準平板，
31
所以即使側向敲擊平板激發橫振模態，雷射感測橫振模態的能量並不強。
再來量測敲擊平板，所設計的第一模態感測器信號之頻譜響應。垂直敲擊第 五模態之波峰(A)，感測信號之頻譜響應如圖 4. 21，；垂直敲擊第二模態之波峰(B)，
頻譜響應如圖4. 22；垂直敲擊第五模態之節點(C)，頻譜響應如圖 4. 23；垂直敲擊 第五模態之波峰(D)，頻譜響應如圖 4. 24；垂直敲擊第二模態之節點(E)，頻譜響應 如圖4. 25；垂直敲擊第五模態之節點(F)，頻譜響應如圖 4. 26；垂直敲擊角落(GZ)，
頻譜響應如圖4. 27；垂直敲擊第三模態之節點(H)，頻譜響應如圖 4. 28；側向敲擊 角落(Gy)，頻譜響應如圖 4. 29，將敲擊各點之感測信號整理成表 4. 5。由圖可知 敲擊模態之波峰，該模態信號較強；敲擊模態之節點，該模態信號則有較弱的反 應。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 6。將側向敲擊平板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之 感測器信號dB 值，整理成表 4. 7 。
為了使同一模態的感測器與濾除器之共振頻率相近，將模態感測壓電片與模 態濾除壓電片黏貼於同一塊鋁板上，以利比較所設計的感測器與濾除器是否有 效。在量測模態感測器後，將試片浸泡於丙酮中，以超音波振動輔助使壓電片與 鋁板脫離，再將模態濾除的壓電片貼於原為模態感測器的鋁板上，最後接上線路 完成濾除試片之製作。
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊第一模態濾除器平板角落(Gy)，雷射量測之頻譜 分析結果如圖4. 30，表 4. 8 與表 4. 9。敲擊各點之濾除器信號整理成表 4. 10，
其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 31。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射量測 信號dB 值減去敲擊各點之濾除器信號 dB 值，整理成表 4. 11 。將側向敲擊平板 角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之濾除器信號 dB 值，整理成表 4. 12。
32
將敲擊各點之第一模態感測器信號dB 值減去第一模態濾除器信號 dB 值，整 理成表 4. 13，表中第一模態感測與濾除之 dB 差皆大於其他模態。以垂直敲擊平 板角落(GZ)而言，第一模態 dB 差為 40.79，而其他模態 dB 差最高的第五模態僅 為10.66，由此可見我們所設計的第一模態感測與濾除器是有效果的。
4.3.2 第二模態感測器與第二模態濾除器
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊第二模態感測器平板角落(Gy)，雷射感測之頻譜 分析結果如圖4. 32，表 4. 14 與表 4. 15。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4.
16，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 33。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射 量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 17。將側向敲擊平 板角落(G y)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4.
18。
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊第二模態濾除器平板角落(Gy)，雷射感測之頻譜 分析結果如圖4. 32，表 4. 19 與表 4. 20。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4.
21，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 33。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射 量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 22。將側向敲擊平 板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4.
23。
將敲擊各點之第二模態感測器信號dB 值減去第一模態濾除器信號 dB 值，整 理成表 4. 24，表中第二感測與濾除之 dB 差皆大於其他模態。以垂直敲擊平板角 落(GZ)，而言第二模態 dB 差為 29.13，而其他模態 dB 差最高的第五模態為 23.29，
由此可見我們所設計的第二模態感測與濾除器是有效果的。
33
4.3.3 第三模態感測器與第三模態濾除器
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊第三模態感測器平板角落(Gy)，雷射感測之頻譜 分析結果如圖4. 36，表 4. 25 與表 4. 26。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4.
27，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 37。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射 量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 28。將側向敲擊平 板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4.
29。
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊第三模態濾除器平板角落(Gy)，雷射感測之頻譜 分析結果如圖4. 38，表 4. 30 與表 4. 31。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4.
32，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 39。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射 量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 33。將側向敲擊平 板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4.
34。
將敲擊各點之第三模態感測器信號dB 值減去第三模態濾除器信號 dB 值，整 理成表 4. 35。表中第三感測與濾除之 dB 差皆大於其他模態。以垂直敲擊平板角 落(GZ)，而言第三模態 dB 差為 19.18，而其他模態 dB 差最高的第四模態僅為 -8.73，由此可見我們所設計的第三模態感測與濾除器是可行的。
4.3.4 第四模態感測器與第四模態濾除器
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊第四模態感測器平板角落(Gy)，雷射感測之頻譜 分析結果如圖4. 40，表 4. 36 與表 4. 37。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4.
34
38，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 41。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射 量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 39。將側向敲擊平 板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4.
40。
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊第四模態濾除器平板角落(Gy)，雷射感測之頻譜 分析結果如圖4. 42，表 4. 41 與表 4. 42。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4.
43，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 43。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射 量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 44。將側向敲擊平 板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4.
45。
將敲擊各點之第四模態感測器信號dB 值減去第四模態濾除器信號 dB 值，整 理成表 4. 46。表中第四感測與濾除之 dB 差皆大於其他模態。以垂直敲擊平板角 落(GZ)，而言第四模態 dB 差為 8.28，而其他模態 dB 差最高的第二模態僅為-8.48，
由此可見我們所設計的第四模態感測與濾除器是可行的。
4.3.5 第五模態感測器與第五模態濾除器
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊第五模態感測器平板角落(Gy)，雷射感測之頻譜 分析結果如圖4. 44，表 4. 47 與表 4. 48。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4.
49，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 45。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射 量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 50。將側向敲擊平 板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4.
35
51。
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊第五模態濾除器平板角落(Gy)，雷射感測之頻譜 分析結果如圖4. 46，表 4. 52 與表 4. 53。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4.
54，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 47。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射 量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 55。將側向敲擊平 板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4.
56。
將敲擊各點之第五模態感測器信號dB 值減去第五模態濾除器信號 dB 值，整 理成表 4. 57。表中第五感測與濾除之 dB 差皆大於其他模態。以垂直敲擊平板角 落(GZ)，而言第五模態 dB 差為 55.75，而其他模態 dB 差最高的第一模態僅為 3.73，
由此可見我們所設計的第五模態感測與濾除器是可行的。
在3.3 節介紹透過作信號後處理將電極信號不同運算，來達到壓電片可作為某 個模態之感測器或為該模態之濾除器或多模態濾除器。接下來就介紹其量測結果。
4.3.6 多功能第一、二和五模態濾除器
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊多功能第一、二和五模態濾除器平板角落(Gy)，
雷射量測之頻譜分析結果如圖4. 48，表 4. 58 與表 4. 59。首先將電路接成濾除第 一模態的形式並量測信號。將敲擊各點之濾除器信號整理成表 4. 60，其中垂直敲 擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 49。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射量測信號 dB 值
減去敲擊各點之感測器信號dB 值，整理成表 4. 61。將側向敲擊平板角落(Gy)雷 射量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 62。
接著將電路接成濾除第二模態的形式並量測信號。將敲擊各點之濾除器信號 整理成表 4. 63，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 50。將垂直敲擊平板
36
角落(GZ)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 64。
將側向敲擊平板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，
整理成表 4. 65 表 4. 66。
最後將電路接成濾除第五模態的形式並量測信號。將敲擊各點之濾除器信號 整理成，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 51。將垂直敲擊平板角落(GZ) 雷射量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 67。將側向敲 擊平板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 68。
4.3.7 多功能第三模態感測與濾除器
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊多功能第三模態感測與濾除器平板角落(Gy)，雷 射量測之頻譜分析結果如圖4. 52，表 4. 69 與表 4. 70。將電路接成感測第三模態 的形式並量測信號。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4. 71，其中垂直敲擊角落 (GZ)，頻譜響應如圖 4. 53。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射量測信號 dB 值減去敲
擊各點之感測器信號dB 值，整理成表 4. 72。將側向敲擊平板角落(Gy)雷射量測 信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 73。
將電路接成濾除第三模態的形式並量測信號。將敲擊各點之感測器信號整理 成表 4. 74，其中垂直敲擊角落(GZ)，頻譜響應如圖 4. 54。將垂直敲擊平板角落(GZ) 雷射量測信號dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 75。將側向敲 擊平板角落(Gy)雷射量測信號 dB 值減去敲擊各點之感測器信號 dB 值，整理成表 4. 76。
將敲擊各點之第三模態感測器信號dB 值減去第三模態濾除器信號 dB 值，整
37
理成表 4. 77。表中第三感測與濾除之 dB 差皆大於其他模態。以垂直敲擊平板角 落(GZ)，而言第三模態 dB 差為 28.69，而其他模態 dB 差最高的第四模態僅為 -2.938，由此可見我們將第三模態感測與濾除器設計於同一塊壓電結構是可行的。
4.3.8 多功能第四模態感測與濾除器
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊多功能第四模態感測與濾除器平板角落(Gy)，雷 射量測之頻譜分析結果如圖4. 55，表 4. 78 與表 4. 79。將電路接成感測第四模態 的形式並量測信號。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4. 80，其中垂直敲擊角落 (GZ)，頻譜響應如圖 4. 56。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射量測信號 dB 值減去敲
垂直敲擊 (GZ)和側向敲擊多功能第四模態感測與濾除器平板角落(Gy)，雷 射量測之頻譜分析結果如圖4. 55，表 4. 78 與表 4. 79。將電路接成感測第四模態 的形式並量測信號。將敲擊各點之感測器信號整理成表 4. 80，其中垂直敲擊角落 (GZ)，頻譜響應如圖 4. 56。將垂直敲擊平板角落(GZ)雷射量測信號 dB 值減去敲